CN111154642A - 一种自动核酸提取与实时定量pcr装置及配套反应盒 - Google Patents

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CN111154642A CN202010140778.8A CN202010140778A CN111154642A CN 111154642 A CN111154642 A CN 111154642A CN 202010140778 A CN202010140778 A CN 202010140778A CN 111154642 A CN111154642 A CN 111154642A
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Abstract

本发明公开了一种自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒，由配套反应盒、光源和荧光接收装置、升降温装置、配套反应盒支撑结构、电机组及超声变幅装置和控制器组成；配套反应盒主要包括主体、顶盖、反应室和注射器等；光源和荧光接收装置主要包括发光二极管、透镜、滤光片和光电二极管等；升降温装置主要包括半导体制冷器、加热片、散热丝及温度感应器；电机组及超声变幅装置主要包括电机、丝杆、超声变幅器等。本发明通过商业化的核酸提取检测试剂可以实现了自动化封闭式的核酸提取及扩增检测，大大节省了劳动力，同时也大大减少了核酸污染概率及气溶胶等生物危害的风险，且整个装置及配套反应盒体积小，可应用于各种场景的核酸实验。

Description

一种自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒
技术领域
本发明属于生物医疗设备领域，具体涉及一种由计算机控制的自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒，用于自动处理和检测核酸样本。
背景技术
聚合酶链式反应（PCR）是一种用于放大扩增特定的核酸片段的分子生物学技术，自20世纪八十年代至今已广泛应用于核酸及耐药位点的临床和科研。目前在聚合酶链式反应（PCR）基础上发展出了终点PCR、实时定量PCR（qPCR）、数字PCR（dPCR）以及基于不同原理的核酸恒温扩增反应等衍生技术。
其中，终点PCR也就是传统的PCR本身无法定量检测核酸；数字PCR是将反应体系分为多个细小单元进行核酸扩增和荧光信号统计以实现对核酸的绝对定量，数字PCR基于微流控技术以及微纳集成制造工艺的芯片，由于试剂耗材价格昂贵进而影响了该技术的应用和推广；核酸恒温扩增反应由于核酸扩增过程中不需要升降温，从而摆脱了对精良设备和特殊实验场地的依赖，但由于引物设计难度较高、容易污染产生假阳性等原因，核酸恒温扩增反应的应用和推广也受到一定的制约。
实时定量PCR是对反应体系升降温扩增核酸，并加入参照通过荧光信号对PCR进程进行实时监测，最后根据标准曲线计算实现核酸的相对定量。实时定量PCR由于具有检测时间较短、灵敏度和特异性高、动态范围广以及试剂耗材价格相对低廉等特点，已成为目前科研和临床检测核酸及耐药位点的主流方法。
另外，对于样本核酸提取检测，通常需要考虑仪器试剂耗材成本、处理过程中样本转移次数、避免气溶胶污染危害以及痕量提取实现等因素。近年来，用于核酸提取与检测的仪器、试剂也不断涌现，但由于核酸样本珍贵，提取检测仪器较大，耗材相对较为昂贵，需特殊实验场地，实验过程相对复杂且费时，实验过程容易发生污染，核酸标本处理及转移过程中容易产生气溶胶危害等原因，对基于实时定量PCR技术的低成本自动核酸提取与检测的仪器和耗材的需求已越来越迫切。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒，以实现自动化封闭式的核酸提取与扩增检测，降低检测成本。
为解决上述技术问题，实现上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒，由配套反应盒、光源和荧光接收装置、升降温装置、配套反应盒支撑结构、电机组及超声变幅装置和控制器组成；
所述配套反应盒用于核酸样本与试剂的储存、混合、反应及回收，其大小根据核酸提取、扩增及反应体积决定并采用可拆卸设计，所述配套反应盒包括配套反应盒主体、配套反应盒顶盖、反应室和配套反应盒注射器装置，所述配套反应盒主体的内部并排设置有上端开口的核酸提取裂解液化试剂腔、第一废液腔、核酸提取纯化试剂腔、第二废液腔、核酸提取洗脱试剂腔、第二核酸反应试剂腔、第一核酸反应试剂腔和反应缓冲腔，所述配套反应盒主体的上平面盖设有所述配套反应盒顶盖，用于将所述核酸提取裂解液化试剂腔、所述第一废液腔、所述核酸提取纯化试剂腔、所述第二废液腔、所述核酸提取洗脱试剂腔、所述第二核酸反应试剂腔、所述第一核酸反应试剂腔和所述反应缓冲腔的上端密封，所述核酸提取裂解液化试剂腔、所述第一废液腔、所述核酸提取纯化试剂腔、所述第二废液腔、所述核酸提取洗脱试剂腔、所述第二核酸反应试剂腔、所述第一核酸反应试剂腔的下端分别与设置在所述配套反应盒主体下平面的核酸提取裂解液化试剂腔底部小孔、第一废液腔底部小孔、核酸提取纯化试剂腔底部小孔、第二废液腔底部小孔、核酸提取洗脱试剂腔底部小孔、第二核酸反应试剂腔底部小孔、第一核酸反应试剂腔底部小孔一一连通；所述第一废液腔和所述第二废液腔的上部连通，采用两个废液腔上部连通的设计可以有助于减少所述配套反应盒注射器装置工作过程中造成的移动距离的影响，以及减小不同类型、pH值试剂之间的相互影响，且针对核酸比较难提取的样本可以将其中的一个废液腔作为临时的试剂存储腔；所述核酸提取裂解液化试剂腔、所述核酸提取纯化试剂腔、所述核酸提取洗脱试剂腔、所述第二核酸反应试剂腔、所述第一核酸反应试剂腔的底部均设置有试剂腔过滤结构；所述配套反应盒主体内设置有反应缓冲腔底部小孔和反应缓冲腔下端小孔，所述反应缓冲腔底部小孔的上端与所述反应缓冲腔的下端连通，所述反应缓冲腔底部小孔的下端与所述配套反应盒主体的侧端面连通，所述反应缓冲腔下端小孔的上端与所述配套反应盒主体的侧端面连通，所述反应缓冲腔下端小孔的下端与所述配套反应盒主体的下平面连通；所述配套反应盒主体的侧端面上通过反应室固定卡条卡槽设置有可拆卸的反应室，所述反应室采用耐热透光材料制作，所述反应室包括反应室主体，所述反应室主体的内部设置有反应室内腔，所述反应室内腔的底部设置有反应室底部锯齿状结构，所述反应室底部锯齿状结构设计呈90°角的锯齿状结构，相比于底部平面的设计，可以将照射所述反应室的激光通过两次反射回所述反应室，以增加光源激光的利用效率，且可以避免由于所述反应室内腔底部不平所造成激光反射对荧光检测造成的干扰，所述反应室主体的侧面设置有反应室卡板，所述反应室卡板上设置有两个与所述反应室内腔连通的反应室小孔，所述反应室通过所述反应室卡板嵌设在所述反应室固定卡条卡槽中，且两个所述反应室小孔通过开设有两个反应室密封硅胶垫小孔的反应室密封硅胶垫分别与所述反应缓冲腔底部小孔的下端及所述反应缓冲腔下端小孔的上端连通；所述反应缓冲腔与所述反应室内腔通过所述反应室内腔密封凸起孔相连通，既保证了所述反应室内腔相对独立的温度环境又可防止所述反应室内腔内液体过多而溢出；所述配套反应盒注射器装置可滑动地设置在所述配套反应盒主体的下平面，所述配套反应盒注射器装置包括一块注射器装置滑动板，所述注射器装置滑动板的侧面设置有带注射器装置拉环孔的注射器装置拉环，所述注射器装置滑动板的上表面设置有7个反应盒试剂腔室密封凸起，所述注射器装置滑动板上设置有上下贯穿的反应室内腔密封凸起孔，当所述注射器装置滑动板相对于所述配套反应盒主体的下平面处于初始位置时，7个所述反应盒试剂腔室密封凸起的位置分别与所述核酸提取裂解液化试剂腔底部小孔、所述第一废液腔底部小孔、所述核酸提取纯化试剂腔底部小孔、所述第二废液腔底部小孔、所述核酸提取洗脱试剂腔底部小孔、所述第二核酸反应试剂腔底部小孔、所述第一核酸反应试剂腔底部小孔一一对应，所述反应室内腔密封凸起孔的位置与所述反应缓冲腔下端小孔对应且连通；所述注射器装置滑动板的下表面设置有注射器装置主体，所述注射器装置主体的内部设置有注射器内腔，所述注射器内腔的后端与所述注射器装置主体的后平面连通，所述注射器内腔的前端通过注射器装置顶端小孔与所述反应室内腔密封凸起孔连通，所述注射器内腔内设置有注射器杆，所述注射器杆的前端设置有活塞头，所述活塞头上套设有注射器杆密封圈，所述注射器杆的后端伸出所述注射器装置主体之外并设置有注射器装置注射器杆推板；
所述配套反应盒支撑结构为中空结构，用于支撑所述配套反应盒，所述配套反应盒支撑结构的上平面设置有配套反应盒支撑结构固定槽，所述配套反应盒通过所述配套反应盒支撑结构固定槽可拆卸地设置在所述配套反应盒支撑结构上；
所述电机组及超声变幅装置设置在所述配套反应盒的下方，用于控制所述配套反应盒中核酸样本与试剂的混合顺序，所述电机组及超声变幅装置包括用于安装固定的电机及超声变幅装置固定柱，所述电机及超声变幅装置固定柱上通过注射器装置移动电机设置有可前后移动的注射器装置移动电机丝杆，所述注射器装置移动电机丝杆上固定有注射器装置注射器杆推板卡槽固定块和注射器装置拉环限位柱，所述注射器装置注射器杆推板卡槽固定块通过注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机设置有可前后移动的注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆，所述注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆的头部设置有注射器装置注射器杆推板卡槽；当所述配套反应盒安装在所述配套反应盒支撑结构上时，所述注射器装置拉环孔套设在所述注射器装置拉环限位柱上，所述注射器装置注射器杆推板嵌设在所述注射器装置注射器杆推板卡槽中；
所述升降温装置设置在所述配套反应盒的前方，且所述升降温装置的加热片组件将所述反应室的左侧、右侧及下方均包围住，用于对所述配套反应盒的所述反应室进行升温或降温；
所述光源和荧光接收装置亦设置在所述配套反应盒的前方，且所述光源和荧光接收装置的光源照射组件位于所述反应室的正上方，用于对所述配套反应盒的所述反应室进行光源照射，所述光源和荧光接收装置的荧光信号接收组件位于所述反应室的正前方，用于接收荧光信号，并将荧光信号转换为电信号反馈给所述控制器；
所述控制器分别与所述注射器装置移动电机、所述超声变幅器锁紧电机、所述注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机、所述升降温装置和所述光源和荧光接收装置电连接，所述控制器可以为电脑控制主板，分别用于控制所述电机组及超声变幅装置中所述注射器装置移动电机、所述超声变幅器锁紧电机、所述注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机的联动工作，控制所述升降温装置的温度调节，控制所述光源和荧光接收装置的光照及接受来自所述光源和荧光接收装置的电信号。
进一步的，所述配套反应盒顶盖的下表面设置有反应盒顶盖密封结构，所述反应盒顶盖密封结构采用与所述配套反应盒主体的各个试剂腔上端开口形状相吻合的构造设计，所述配套反应盒顶盖通过所述反应盒顶盖密封结构将所述核酸提取裂解液化试剂腔、所述第一废液腔、所述核酸提取纯化试剂腔、所述第二废液腔、所述核酸提取洗脱试剂腔、所述第二核酸反应试剂腔、所述第一核酸反应试剂腔和所述反应缓冲腔的上端密封。
进一步的，所述配套反应盒顶盖的上表面开设有八个位置与所述核酸提取裂解液化试剂腔、所述第一废液腔、所述核酸提取纯化试剂腔、所述第二废液腔、所述核酸提取洗脱试剂腔、所述第二核酸反应试剂腔、所述第一核酸反应试剂腔和所述反应缓冲腔相对应的通气孔，每个所述通气孔内均嵌设有一个反应盒顶盖密封塞，以防止气溶胶的扩散。
进一步的，所述试剂腔过滤结构由试剂腔过滤结构过滤柱套、嵌设在所述试剂腔过滤结构过滤柱套内的试剂腔过滤结构过滤柱及套设在所述试剂腔过滤结构过滤柱套表面的试剂腔过滤结构密封圈组成，每个试剂腔过滤结构分别通过各自对应的所述试剂腔过滤结构密封圈与所述核酸提取裂解液化试剂腔、所述核酸提取纯化试剂腔、所述核酸提取洗脱试剂腔、所述第二核酸反应试剂腔、所述第一核酸反应试剂腔的内壁呈过盈配合形成密封；不同试剂腔内的所述试剂腔过滤结构过滤柱应根据不同物质的过滤需求采用相对应的过滤材料，所述试剂腔过滤结构过滤柱还可以防止所述配套反应盒注射器装置工作过程中磁珠或者试剂流出或者堵塞试剂腔底部小孔。
进一步的，所述反应室固定卡条卡槽内还嵌设有可拆卸的反应室固定卡条，所述反应室固定卡条上设置有反应室固定卡条推板，所述反应室通过所述反应室固定卡条固定在所述反应室固定卡条卡槽内，以确保两个所述反应室小孔分别对准所述反应缓冲腔底部小孔的下端及所述反应缓冲腔下端小孔的上端。
进一步的，所述注射器装置移动电机丝杆上固定有超声变幅器固定块，所述超声变幅器固定块上通过超声变幅器锁紧电机设置有可前后移动的超声变幅器锁紧电机丝杆，所述超声变幅器锁紧电机丝杆的头部设置有超声变幅器，所述超声变幅器的底部设置有超声变幅器移动滑轮，所述超声变幅器的顶部通过超声变幅器杆设置有超声变幅器杆头；同时，所述注射器装置主体的下表面设置有与所述超声变幅器杆和所述超声变幅器杆头形状相对应的超声变幅杆头卡槽，当所述配套反应盒安装在所述配套反应盒支撑结构上时，所述超声变幅器杆和所述超声变幅器杆头均嵌设在所述超声变幅杆头卡槽中，所述控制器与所述超声变幅器电连接 以控制所述超声变幅器的工作，通过所述超声变幅器的聚能震动有助于所述配套反应盒内核酸样本的裂解液化、试剂的充分混匀以及核酸物质的吸附结合与洗脱。
进一步的，所述配套反应盒主体与所述配套反应盒注射器装置之间设置有一块配套试剂盒主体硅胶密封垫，所述配套试剂盒主体硅胶密封垫与所述配套反应盒主体的下表面固定，所述配套试剂盒主体硅胶密封垫上设置有8个配套试剂盒主体硅胶密封垫小孔，8个所述配套试剂盒主体硅胶密封垫小孔分别一一对准所述核酸提取裂解液化试剂腔底部小孔、第一废液腔底部小孔、所述核酸提取纯化试剂腔底部小孔、所述第二废液腔底部小孔、所述核酸提取洗脱试剂腔底部小孔、所述第二核酸反应试剂腔底部小孔、所述第一核酸反应试剂腔底部小孔及所述反应缓冲腔下端小孔的下端，用于防止液体从所述配套反应盒主体与所述配套反应盒注射器装置之间的间隙流出。
进一步的，所述升降温装置包括半导体制冷器固定板，所述半导体制冷器固定板的上平面并排设置有两个半导体制冷器，所述半导体制冷器具有体积小、升降温效率高、通过电流方向改变制冷和加热功能，每个所述半导体制冷器上均引出两个半导体制冷器接线柱，两个所述半导体制冷器共同为一个加热片组件提供热量，所述加热片组件由铜或铝材料制成，包括一块底部加热片、两块中心加热片和两块边缘加热片，所述底部加热片盖设在两个所述半导体制冷器上，且所述底部加热片与所述半导体制冷器固定板之间设置有隔热层，所述底部加热片上设置有温度感应器探头，两块所述边缘加热片分别立设在所述底部加热片上平面的左右两端，两块所述中心加热片分别立设在所述底部加热片上平面垂直平分线的左右两侧，所述底部加热片与两块所述中心加热片共同形成了用于容纳所述反应室的凹型槽；位于同一侧的所述边缘加热片和所述中心加热片之间连接有若干根横向散热丝，所述半导体制冷器固定板的下平面设置有若干根纵向散热丝，所述边缘加热片和所述纵向散热丝配合主机外壳散热风扇可以提高所述半导体制冷器的升降温效率；所述控制器分别与所述温度感应器探头和所述半导体制冷器电连接，用于接收来自所述温度感应器探头的温度信号及控制所述半导体制冷器的升降温；当所述升降温装置设置在所述配套反应盒的前方时，所述反应室位于所述底部加热片与两块所述中心加热片共同形成的凹型槽内，所述底部加热片贴近所述反应室的下平面，两块所述中心加热片分别贴近所述反应室的左侧面和右侧面；所述底部加热片和两块所述中心加热片将所述反应室夹在中间且与所述反应室保持有一定的距离，这有利于所述反应室不同区域的温度均一性，所述温度感应器探头用于间接监测反应室内部的温度，防止出现温度失控；所述升降温装置的左右两侧还设置有用于安装固定的升降温装置固定板，两块所述升降温装置固定板分别与各自同侧的所述半导体制冷器固定板、所述底部加热片和所述边缘加热片固定连接。
进一步的，所述光源和荧光接收装置包括一个呈“7”字型的光源和荧光接收装置密封壳，所述光源和荧光接收装置密封壳采用密封防尘结构，所述光源和荧光接收装置密封壳的内部通过光源和荧光接收装置挡板分隔成用于容纳光源照射组件的上腔和用于容纳荧光信号接收组件的下腔；所述光源照射组件包括三个向下发光的发光二极管，每个所述发光二极管的下方均设置有一个光源准直透镜，所述上腔的底部嵌设有光源校准透镜，所述光源准直透镜与所述光源校准透镜之间设置有用于将所述发光二极管发出的光线传播至所述光源校准透镜的光源滤光片；所述荧光信号接收组件包括7个接收后侧荧光的光电二极管，所述下腔的后侧壁上嵌设有荧光准直校准透镜，所述荧光准直校准透镜与所述光电二极管之间设置有若干用于将所述荧光准直校准透镜接受的光线传播至所述光电二极管的荧光滤光片；鉴于光在传播过程中的光能损失率，反射小于透射，所述光源照射组件和所述荧光信号接收组件中均采用反射优先的滤光片布局，所述光源滤光片和所述荧光滤光片均为滤光片，滤光片分为长通、短通和带通三种，用于不同波长的光源和荧光的过滤与反射；透镜对光源和散射荧光具有准直功能；所述发光二极管和所述光电二极管具有成本较低、体积小等特点，有助于实现仪器的小型化，所述控制器分别与所述发光二极管和所述光电二极管电连接，用于控制所述发光二极管的开闭及接收来自所述光电二极管的电信号；所述发光二极管和所述光电二极管在所述光源和荧光接收装置密封壳内整体相对独立且呈90°角的布局可以减少光源激光与荧光之间的相互干扰，所述光源校准透镜与所述荧光准直校准透镜亦呈90°角，当所述光源和荧光接收装置设置在所述配套反应盒前方时，所述光源校准透镜贴近所述反应室的上平面，所述荧光准直校准透镜贴近所述反应室的前侧面。
进一步的，通过多组所述配套反应盒、所述光源和荧光接收装置、所述升降温装置、所述配套反应盒支撑结构和所述电机组及超声变幅装置的并列组合或者集成改装的方式，以便对多个核酸样本同时进行样本处理、核酸提取、核酸纯化、核酸聚合酶链式反应扩增、实时光源照射、荧光信号收集以及数据分析，以实现技术方案的后期高通量功能。
本发明的有益效果为：
1、本发明的自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒通过商业化的核酸提取检测试剂可以自动完成核酸样本的样本处理、核酸提取、核酸纯化、核酸聚合酶链式反应扩增、实时光源照射、荧光信号收集以及数据分析，实现了自动化封闭式的核酸提取及扩增检测，大大节省了劳动力，同时也大大减少了核酸污染概率及气溶胶等生物危害的风险，且整个装置及配套反应盒体积小，可应用于各种场景的核酸实验。
2、本发明的配套反应盒集成核酸提取、纯化、扩增功能，其大小根据核酸提取、扩增及反应体积采用可拆卸安装设计，除密封塞、过滤柱及反应室外均可重复清洗再利用，反应室则可以由厂家回收处理后再利用，节约了传统实验过程中所需要的离心机、加样枪等设备以及种类繁多的耗材，大大节省了实验成本。
3、本发明的配套反应盒主体内的各腔室采用直线型的布局且底部小孔采用间距6mm或12mm的设计，内置注射器装置只需同轴固定距离往返移动便可控制配套反应盒主体内各个试剂腔内的液体交换，大大减少了因机械误差而造成的仪器故障。
4、本发明的配套反应盒的反应室内腔的底部设计成90°角的锯齿状结构，相比于反应室内腔底部为平面的设计，可以将照射反应室的激光通过两次反射折回反应室，从而可以增加光源激光的利用效率，且可以避免因反应室内腔底部不平造成激光的反射对荧光的检测造成干扰。
5、本发明的电机组及超声变幅装置中的电机组可以防止注射器装置位置偏离，同时增设了商业化的超声变幅器并带有配套的变幅杆及杆头，因此可以通过聚能震动有助于配套反应盒内核酸样本的裂解液化、试剂的充分混匀以及核酸物质的吸附结合或洗脱，相比于传统吹打或者震荡混匀效率更高，可大大节省实验时间。
6、本发明的升降温装置采用给配套反应盒的反应室三面进行升温及降温的方式，并设计有三组散热丝，极大地提高了配套反应盒的反应室升降温效率，节省了实验时间。
7、本发明的光源和荧光接收装置的主体采用密封防尘结构，且内部采用发光二极管与光电二极管整体相对独立且呈90度角的布局及反射优先的滤光片设计，有光路稳定、光源利用效率高、荧光传播损失率较少等特点。
8、本发明的自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒采用整体平面化设计理念，配套试剂盒、升降温装置、电机组及超声变幅装置均便于并列组合或者集成改装，以便对多个核酸样本同时进行样本处理、核酸提取、核酸纯化、核酸聚合酶链式反应扩增、实时光源照射、荧光信号收集以及数据分析，具有后期高通量的功能，以实现核酸样本的批量检测。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的自动核酸提取与实时定量PCR装置去除外壳后的立体图；
图2为本发明的自动核酸提取与实时定量PCR装置去除外壳后的侧视图；
图3为本发明的配套反应盒的立体图；
图4为本发明的配套反应盒的分解立体图；
图5为本发明的配套反应盒的分解侧视图；
图6为本发明的配套反应盒的纵剖图；
图7为本发明的配套反应盒去除顶盖后的立体图；
图8为本发明的配套反应盒支撑结构的立体图；
图9为本发明的电机组及超声变幅装置的立体图；
图10为本发明的电机组及超声变幅装置的侧视图；
图11为本发明的升降温装置的立体图；
图12为本发明的升降温装置的前视图；
图13为本发明的光源和荧光接收装置去除侧盖后立体图；
图14为本发明的光源和荧光接收装置去除侧盖的侧视图及光路图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。此处所作说明用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
参见图1-2所示，一种自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒，由配套反应盒1、光源和荧光接收装置2、升降温装置3、配套反应盒支撑结构4、电机组及超声变幅装置5和控制器组成。
参见图3-7所示，所述配套反应盒1用于核酸样本与试剂的储存、混合、反应及回收，其大小根据核酸提取、扩增及反应体积决定并采用可拆卸设计，所述配套反应盒1包括配套反应盒主体7、配套反应盒顶盖6、反应室8和配套反应盒注射器装置9，所述配套反应盒主体7的内部并排设置有上端开口的核酸提取裂解液化试剂腔37、第一废液腔40、核酸提取纯化试剂腔38、第二废液腔41、核酸提取洗脱试剂腔39、第二核酸反应试剂腔35、第一核酸反应试剂腔34和反应缓冲腔33，所述配套反应盒主体7的上平面盖设有所述配套反应盒顶盖6，所述配套反应盒顶盖6的下表面设置有反应盒顶盖密封结构27，所述反应盒顶盖密封结构27采用与所述配套反应盒主体7的各个试剂腔上端开口形状相吻合的构造设计，所述配套反应盒顶盖6通过所述反应盒顶盖密封结构27将所述核酸提取裂解液化试剂腔37、所述第一废液腔40、所述核酸提取纯化试剂腔38、所述第二废液腔41、所述核酸提取洗脱试剂腔39、所述第二核酸反应试剂腔35、所述第一核酸反应试剂腔34和所述反应缓冲腔33的上端密封，所述配套反应盒顶盖6的上表面开设有八个位置与所述核酸提取裂解液化试剂腔37、所述第一废液腔40、所述核酸提取纯化试剂腔38、所述第二废液腔41、所述核酸提取洗脱试剂腔39、所述第二核酸反应试剂腔35、所述第一核酸反应试剂腔34和所述反应缓冲腔33相对应的通气孔，每个所述通气孔内均嵌设有一个反应盒顶盖密封塞28，以防止气溶胶的扩散，所述核酸提取裂解液化试剂腔37、所述第一废液腔40、所述核酸提取纯化试剂腔38、所述第二废液腔41、所述核酸提取洗脱试剂腔39、所述第二核酸反应试剂腔35、所述第一核酸反应试剂腔34的下端分别与设置在所述配套反应盒主体7下平面的核酸提取裂解液化试剂腔底部小孔85、第一废液腔底部小孔88、核酸提取纯化试剂腔底部小孔87、第二废液腔底部小孔89、核酸提取洗脱试剂腔底部小孔86、第二核酸反应试剂腔底部小孔84、第一核酸反应试剂腔底部小孔83一一连通；所述核酸提取裂解液化试剂腔底部小孔85、所述第一废液腔底部小孔88、所述核酸提取纯化试剂腔底部小孔87、所述第二废液腔底部小孔89、所述核酸提取洗脱试剂腔底部小孔86、所述第二核酸反应试剂腔底部小孔84、所述第一核酸反应试剂腔底部小孔83的孔径均为1mm；所述第一废液腔40和所述第二废液腔41的上部连通，采用两个废液腔上部连通的设计可以有助于减少所述配套反应盒注射器装置9工作过程中造成的移动距离的影响，以及减小不同类型、pH值试剂之间的相互影响，且针对核酸比较难提取的样本可以将其中的一个废液腔作为临时的试剂存储腔；所述核酸提取裂解液化试剂腔37、所述核酸提取纯化试剂腔38、所述核酸提取洗脱试剂腔39、所述第二核酸反应试剂腔35、所述第一核酸反应试剂腔34的底部均设置有试剂腔过滤结构，所述试剂腔过滤结构由试剂腔过滤结构过滤柱套29、嵌设在所述试剂腔过滤结构过滤柱套29内的试剂腔过滤结构过滤柱30及套设在所述试剂腔过滤结构过滤柱套29表面的试剂腔过滤结构密封圈31组成，每个试剂腔过滤结构分别通过各自对应的所述试剂腔过滤结构密封圈31与所述核酸提取裂解液化试剂腔37、所述核酸提取纯化试剂腔38、所述核酸提取洗脱试剂腔39、所述第二核酸反应试剂腔35、所述第一核酸反应试剂腔34的内壁呈过盈配合形成密封；不同试剂腔内的所述试剂腔过滤结构过滤柱30应根据不同物质的过滤需求采用相对应的过滤材料，所述试剂腔过滤结构过滤柱30还可以防止所述配套反应盒注射器装置9工作过程中磁珠或者试剂流出或者堵塞试剂腔底部小孔；所述配套反应盒主体7内设置有反应缓冲腔底部小孔80和反应缓冲腔下端小孔81，所述反应缓冲腔底部小孔80的上端与所述反应缓冲腔33的下端连通，所述反应缓冲腔底部小孔80的下端与所述配套反应盒主体7的侧端面连通，所述反应缓冲腔下端小孔81的上端与所述配套反应盒主体7的侧端面连通，所述反应缓冲腔下端小孔81的下端与所述配套反应盒主体7的下平面连通；所述配套反应盒主体7的侧端面上通过反应室固定卡条卡槽10设置有可拆卸的反应室8，所述反应室8采用耐热透光材料制作，所述反应室8包括反应室主体16，所述反应室主体16的内部设置有反应室内腔45，所述反应室内腔45的底部设置有反应室底部锯齿状结构46，所述反应室底部锯齿状结构46设计呈90°角的锯齿状结构，相比于底部平面的设计，可以将照射所述反应室8的激光通过两次反射回所述反应室8，以增加光源激光的利用效率，且可以避免由于所述反应室内腔45底部不平所造成激光反射对荧光检测造成的干扰，所述反应室主体16的侧面设置有反应室卡板17，所述反应室卡板17上设置有两个与所述反应室内腔45连通的反应室小孔15，所述反应室小孔15的孔径为1mm，所述反应室8通过所述反应室卡板17嵌设在所述反应室固定卡条卡槽10中，且两个所述反应室小孔15通过开设有两个反应室密封硅胶垫小孔14的反应室密封硅胶垫13分别与所述反应缓冲腔底部小孔80的下端及所述反应缓冲腔下端小孔81的上端连通；所述反应缓冲腔底部小孔80的孔径为1mm，所述反应缓冲腔33与所述反应室内腔45通过所述反应室内腔密封凸起孔20相连通，既保证了所述反应室内腔45相对独立的温度环境又可防止所述反应室内腔45内液体过多而溢出；所述反应室固定卡条卡槽10内还嵌设有可拆卸的反应室固定卡条12，所述反应室固定卡条12上设置有反应室固定卡条推板11，所述反应室8通过所述反应室固定卡条12固定在所述反应室固定卡条卡槽10内，以确保两个所述反应室小孔15分别对准所述反应缓冲腔底部小孔80的下端及所述反应缓冲腔下端小孔81的上端；所述配套反应盒主体7的下平面设置有配套试剂盒主体硅胶密封垫18，所述配套试剂盒主体硅胶密封垫18上设置有8个配套试剂盒主体硅胶密封垫小孔19，所述配套试剂盒主体硅胶密封垫小孔19的孔径为1mm，8个所述配套试剂盒主体硅胶密封垫小孔19分别一一对准所述核酸提取裂解液化试剂腔底部小孔85、第一废液腔底部小孔88、所述核酸提取纯化试剂腔底部小孔87、所述第二废液腔底部小孔89、所述核酸提取洗脱试剂腔底部小孔86、所述第二核酸反应试剂腔底部小孔84、所述第一核酸反应试剂腔底部小孔83及所述反应缓冲腔下端小孔81的下端，用于防止液体从所述配套反应盒主体7与所述配套反应盒注射器装置9之间的间隙流出；所述配套反应盒注射器装置9可滑动地设置在所述配套试剂盒主体硅胶密封垫18的下平面，所述配套反应盒注射器装置9包括一块注射器装置滑动板94，所述注射器装置滑动板94的侧面设置有带注射器装置拉环孔26的注射器装置拉环25，所述注射器装置滑动板94的上表面设置有7个反应盒试剂腔室密封凸起24，所述注射器装置滑动板94上设置有上下贯穿的反应室内腔密封凸起孔20，所述反应室内腔密封凸起孔20的孔径为1mm，当所述注射器装置滑动板94相对于所述配套反应盒主体7的下平面处于初始位置时，7个所述反应盒试剂腔室密封凸起24的位置分别与所述核酸提取裂解液化试剂腔底部小孔85、所述第一废液腔底部小孔88、所述核酸提取纯化试剂腔底部小孔87、所述第二废液腔底部小孔89、所述核酸提取洗脱试剂腔底部小孔86、所述第二核酸反应试剂腔底部小孔84、所述第一核酸反应试剂腔底部小孔83一一对应，所述反应室内腔密封凸起孔20的位置与所述反应缓冲腔下端小孔81对应且连通；所述注射器装置滑动板94的下表面设置有注射器装置主体22，所述注射器装置主体22的下表面设置有超声变幅杆头卡槽21，所述注射器装置主体22的内部设置有注射器内腔96，所述注射器内腔96的后端与所述注射器装置主体22的后平面连通，所述注射器内腔96的前端通过注射器装置顶端小孔82与所述反应室内腔密封凸起孔20连通，所述注射器装置顶端小孔82的孔径为1mm，所述注射器内腔96内设置有注射器杆44，所述注射器杆44的前端设置有活塞头95，所述活塞头95上套设有注射器杆密封圈43，所述注射器杆44的后端伸出所述注射器装置主体22之外并设置有注射器装置注射器杆推板23。
参见图8所示，所述配套反应盒支撑结构4为中空结构，用于支撑所述配套反应盒1，所述配套反应盒支撑结构4的上平面设置有配套反应盒支撑结构固定槽42，所述配套反应盒1通过所述配套反应盒支撑结构固定槽42可拆卸地设置在所述配套反应盒支撑结构4上。
参见图9-10所示，所述电机组及超声变幅装置5设置在所述配套反应盒1的下方，用于控制所述配套反应盒1中核酸样本与试剂的混合顺序，所述电机组及超声变幅装置5包括用于安装固定的电机及超声变幅装置固定柱77，所述电机及超声变幅装置固定柱77上通过注射器装置移动电机76设置有可前后移动的注射器装置移动电机丝杆75，所述注射器装置移动电机丝杆75上依次固定有超声变幅器固定块97、注射器装置注射器杆推板卡槽固定块98和注射器装置拉环限位柱74，所述注射器装置注射器杆推板卡槽固定块98通过注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机78设置有可前后移动的注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72，所述注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72的头部设置有注射器装置注射器杆推板卡槽71，所述超声变幅器固定块97上通过超声变幅器锁紧电机73设置有可前后移动的超声变幅器锁紧电机丝杆79，所述超声变幅器锁紧电机丝杆79的头部设置有超声变幅器68，所述超声变幅器68的底部设置有超声变幅器移动滑轮90，所述超声变幅器68的顶部通过超声变幅器杆69设置有超声变幅器杆头70；当所述配套反应盒1安装在所述配套反应盒支撑结构4上时，所述注射器装置拉环孔26套设在所述注射器装置拉环限位柱74上，所述注射器装置注射器杆推板23嵌设在所述注射器装置注射器杆推板卡槽71中，所述超声变幅器杆69和所述超声变幅器杆头70均嵌设在所述超声变幅杆头卡槽21中，通过所述超声变幅器68的聚能震动有助于所述配套反应盒1内核酸样本的裂解液化、试剂的充分混匀以及核酸物质的吸附结合与洗脱。
参见图11-12所示，所述升降温装置3设置在所述配套反应盒1的前方，用于对所述配套反应盒1的所述反应室8进行升温或降温。所述升降温装置3包括半导体制冷器固定板91，所述半导体制冷器固定板91的上平面并排设置有两个半导体制冷器54，所述半导体制冷器54具有体积小、升降温效率高、通过电流方向改变制冷和加热功能，每个所述半导体制冷器54上均引出两个半导体制冷器接线柱55，两个所述半导体制冷器54共同为一个加热片组件提供热量，所述加热片组件由铜或铝材料制成，包括一块底部加热片58、两块中心加热片51和两块边缘加热片53，所述底部加热片58盖设在两个所述半导体制冷器54上，且所述底部加热片58与所述半导体制冷器固定板91之间设置有隔热层93，所述底部加热片58上设置有温度感应器探头57，两块所述边缘加热片53分别立设在所述底部加热片58上平面的左右两端，两块所述中心加热片51分别立设在所述底部加热片58上平面垂直平分线的左右两侧，所述底部加热片58与两块所述中心加热片51共同形成了用于容纳所述反应室8的凹型槽；位于同一侧的所述边缘加热片53和所述中心加热片51之间连接有若干根横向散热丝52，所述半导体制冷器固定板91的下平面设置有若干根纵向散热丝56，所述边缘加热片53和所述纵向散热丝56配合主机外壳散热风扇可以提高所述半导体制冷器54的升降温效率；当所述升降温装置3设置在所述配套反应盒1的前方时，所述反应室8位于所述底部加热片58与两块所述中心加热片51共同形成的凹型槽内，所述底部加热片58贴近所述反应室8的下平面，两块所述中心加热片51分别贴近所述反应室8的左侧面和右侧面；所述底部加热片58和两块所述中心加热片51将所述反应室8夹在中间且与所述反应室8保持有一定的距离，这有利于所述反应室8不同区域的温度均一性，所述温度感应器探头57用于间接监测反应室内部的温度，防止出现温度失控；所述升降温装置3的左右两侧还设置有用于安装固定的升降温装置固定板50，两块所述升降温装置固定板50分别与各自同侧的所述半导体制冷器固定板91、所述底部加热片58和所述边缘加热片53固定连接。
参见图13-14所示，所述光源和荧光接收装置2亦设置在所述配套反应盒1的前方，用于对所述配套反应盒1的所述反应室8进行光源照射，用于接收荧光信号并将荧光信号转换为电信号。所述光源和荧光接收装置2包括一个呈“7”字型的光源和荧光接收装置密封壳59，所述光源和荧光接收装置密封壳59采用密封防尘结构，所述光源和荧光接收装置密封壳59的内部通过光源和荧光接收装置挡板60分隔成用于容纳光源照射组件的上腔和用于容纳荧光信号接收组件的下腔；所述光源照射组件包括三个向下发光的发光二极管61，每个所述发光二极管61的下方均设置有一个光源准直透镜62，所述光源准直透镜62具有对所述发光二极管61光源和散射荧光的准直功能，所述上腔的底部嵌设有光源校准透镜64，所述光源准直透镜62与所述光源校准透镜64之间设置有用于将所述发光二极管61发出的光线传播至所述光源校准透镜64的光源滤光片63；所述荧光信号接收组件包括7个接收后侧荧光的光电二极管66，所述下腔的后侧壁上嵌设有荧光准直校准透镜67，所述荧光准直校准透镜67与所述光电二极管66之间设置有若干用于将所述荧光准直校准透镜67接受的光线传播至所述光电二极管66的荧光滤光片65；鉴于光在传播过程中的光能损失率，反射小于透射，所述光源照射组件和所述荧光信号接收组件中均采用反射优先的滤光片布局，所述光源滤光片63和所述荧光滤光片65均为滤光片，滤光片分为长通、短通和带通三种，用于不同波长的光源和荧光的过滤与反射；所述发光二极管61和所述光电二极管66具有成本较低、体积小等特点，有助于实现仪器的小型化；所述发光二极管61和所述光电二极管66在所述光源和荧光接收装置密封壳59内整体相对独立且呈90°角的布局可以减少光源激光与荧光之间的相互干扰，所述光源校准透镜64与所述荧光准直校准透镜67亦呈90°角，当所述光源和荧光接收装置2设置在所述配套反应盒1前方时，所述光源校准透镜64贴近所述反应室8的上平面，所述荧光准直校准透镜67贴近所述反应室8的前侧面。
所述控制器分别与所述注射器装置移动电机76、所述超声变幅器锁紧电机73、所述注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机78、所述超声变幅器68、所述温度感应器探头57、所述半导体制冷器54、所述发光二极管61和所述光电二极管66电连接，所述控制器可以为电脑控制主板，分别用于控制所述电机组及超声变幅装置5中所述注射器装置移动电机76、所述超声变幅器锁紧电机73、所述注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机78、所述超声变幅器68的联动工作，用于接收来自所述升降温装置3中所述温度感应器探头57的温度信号及控制所述光源和荧光接收装置2中的所述半导体制冷器54的升降温，用于控制所述光源和荧光接收装置2中的所述发光二极管61的开闭及接收来自所述光源和荧光接收装置2中的所述光电二极管66的电信号。
本发明采用整体平面化设计理念，可通过多组所述配套反应盒1、所述光源和荧光接收装置2、所述升降温装置3、所述配套反应盒支撑结构4和所述电机组及超声变幅装置5的并列组合或者集成改装的方式，对多个核酸样本同时进行样本处理、核酸提取、核酸纯化、核酸聚合酶链式反应扩增、实时光源照射、荧光信号收集以及数据分析，具有实现技术方案的后期高通量功能。
本发明的自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒的工作实施过程如下：
核酸是脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA的总称，两种核酸的提取、纯化和扩增基于不同的原理和方法，所用试剂种类繁多，核酸扩增过程也有两步法95℃变性、55℃延伸和三步法95℃变性、55℃退火、72℃延伸两大类升降温方案，但是试剂数量和实验流程大体相同，以下以针对DNA样本的处理、三步法扩增、检测为例。
1）工作人员打开仪器及控制电脑开关，仪器预热处于待机状态；
2）工作人员将配套反应盒1上的配套反应盒顶盖6打开，用一次性吸头或者加样枪将一定量待处理样本加入核酸提取裂解液化试剂腔37内，并且在加样过程中切勿推拉配套反应盒注射器装置9；
3）工作人员用加样枪将相应核酸提取检测试剂依次加入第一核酸反应试剂腔34、第二核酸反应试剂腔35、核酸提取裂解液化试剂腔37、核酸提取纯化试剂腔38、核酸提取洗脱试剂腔39内，工作人员重新将配套反应盒1上的配套反应盒顶盖6盖紧；
4）将配套反应盒1放置在配套反应盒支撑结构4上的配套反应盒支撑结构固定槽42内，在放置的过程中，将注射器装置拉环孔26套在注射器装置拉环限位柱74上，将超声变幅器杆头70嵌入超声变幅杆头卡槽21中，将注射器装置注射器杆推板23嵌入注射器装置注射器杆推板卡槽71中，完成配套反应盒1和电机组及超声变幅装置5的装配；
5）工作人员在控制电脑里选择实验内容并选择开始检测；
6）超声变幅器锁紧电机73工作，带动超声变幅器锁紧电机丝杆79向后移动一小段距离，超声变幅器锁紧电机丝杆79带动超声变幅器杆69顶端的超声变幅器杆头70紧密贴合超声变幅杆头卡槽21；
7）注射器装置移动电机76工作，驱动注射器装置移动电机丝杆75带动配套反应盒注射器装置9的反应室内腔密封凸起孔20移动到核酸提取裂解液化试剂腔底部小孔85下方；
8）超声变幅器68工作，通过超声变幅器杆69震动超声变幅器杆头70，超声变幅器杆头70依次通过超声变幅杆头卡槽21、注射器装置主体22、配套试剂盒主体硅胶密封垫18将动能传递给配套反应盒1内的核酸提取裂解液化试剂腔37，核酸提取裂解液化试剂腔37将动能进一步传递给其内部的液体，反应一段时间后，超声变幅器68暂停工作；
9）注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机78工作，驱动注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72向后移动一段距离，注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72带动注射器装置注射器杆推板卡槽71拉动注射器装置注射器杆推板23、注射器杆44和活塞头95产生负压，将核酸提取裂解液化试剂腔37内的液体通过核酸提取裂解液化试剂腔底部小孔85、反应室内腔密封凸起孔20抽入注射器装置主体22的注射器内腔96内；
10）注射器装置移动电机76工作，驱动注射器装置移动电机丝杆75带动配套反应盒注射器装置9的反应室内腔密封凸起孔20移动到核酸提取纯化试剂腔底部小孔87下方；
11）注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机78回位，驱动注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72向前移动一段距离，注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72带动注射器装置注射器杆推板卡槽71推动注射器装置注射器杆推板23、注射器杆44和活塞头95回位，活塞头95将注射器装置主体22的注射器内腔96内的液体通过反应室内腔密封凸起孔20、核酸提取纯化试剂腔底部小孔87注入到核酸提取纯化试剂腔38内；
12）超声变幅器68工作，通过超声变幅器杆69震动超声变幅器杆头70，超声变幅器杆头70依次通过超声变幅杆头卡槽21、注射器装置主体22、配套试剂盒主体硅胶密封垫18将动能传递给配套反应盒1内的核酸提取纯化试剂腔38，核酸提取纯化试剂腔38将动能进一步传递给其内部的液体，反应一段时间后，超声变幅器68暂停工作；
13）注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机78工作，驱动注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72向后移动一段距离，注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72带动注射器装置注射器杆推板卡槽71拉动注射器装置注射器杆推板23、注射器杆44和活塞头95产生负压，将核酸提取纯化试剂腔38内的液体通过核酸提取纯化试剂腔底部小孔87、反应室内腔密封凸起孔20抽入注射器装置主体22的注射器内腔96内；
14）注射器装置移动电机76工作，驱动注射器装置移动电机丝杆75带动配套反应盒注射器装置9的反应室内腔密封凸起孔20移动到第二废液腔底部小孔89下方；
15）注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机78回位，驱动注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72向前移动一段距离，注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72带动注射器装置注射器杆推板卡槽71推动注射器装置注射器杆推板23、注射器杆44和活塞头95回位，活塞头95将注射器装置主体22的注射器内腔96内的液体通过反应室内腔密封凸起孔20、第二废液腔底部小孔89注入到第二废液腔41内；
16）注射器装置移动电机76工作，驱动注射器装置移动电机丝杆75带动配套反应盒注射器装置9的反应室内腔密封凸起孔20移动到核酸提取洗脱试剂腔底部小孔86下方；
17）注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机78工作，驱动注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72向后移动一段距离，注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72带动注射器装置注射器杆推板卡槽71拉动注射器装置注射器杆推板23、注射器杆44和活塞头95产生负压，将核酸提取洗脱试剂腔39内的液体通过核酸提取洗脱试剂腔底部小孔86、反应室内腔密封凸起孔20抽入注射器装置主体22的注射器内腔96内；
18）注射器装置移动电机76工作，驱动注射器装置移动电机丝杆75带动配套反应盒注射器装置9的反应室内腔密封凸起孔20移动到核酸提取纯化试剂腔底部小孔87下方；
19）注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机78回位，驱动注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72向前移动一段距离，注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72带动注射器装置注射器杆推板卡槽71推动注射器装置注射器杆推板23、注射器杆44和活塞头95回位，活塞头95将注射器装置主体22的注射器内腔96内的液体通过反应室内腔密封凸起孔20、核酸提取纯化试剂腔底部小孔87注入到核酸提取纯化试剂腔38内；
20）超声变幅器68工作，通过超声变幅器杆69震动超声变幅器杆头70，超声变幅器杆头70依次通过超声变幅杆头卡槽21、注射器装置主体22、配套试剂盒主体硅胶密封垫18将动能传递给配套反应盒1内的核酸提取纯化试剂腔38，核酸提取纯化试剂腔38将动能进一步传递给其内部的液体，反应一段时间后，超声变幅器68暂停工作；
21）注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机78工作，驱动注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72向后移动一段距离，注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72带动注射器装置注射器杆推板卡槽71拉动注射器装置注射器杆推板23、注射器杆44和活塞头95产生负压，将核酸提取纯化试剂腔38内的液体通过核酸提取纯化试剂腔底部小孔87、反应室内腔密封凸起孔20抽入注射器装置主体22的注射器内腔96内；
22）注射器装置移动电机76工作，驱动注射器装置移动电机丝杆75带动配套反应盒注射器装置9的反应室内腔密封凸起孔20移动到第二核酸反应试剂腔底部小孔84下方；
23）注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机78回位，驱动注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72向前移动一段距离，注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72带动注射器装置注射器杆推板卡槽71推动注射器装置注射器杆推板23、注射器杆44和活塞头95回位，活塞头95将注射器装置主体22的注射器内腔96内的液体通过反应室内腔密封凸起孔20、第二核酸反应试剂腔底部小孔84注入到第二核酸反应试剂腔35内；
24）超声变幅器68工作，通过超声变幅器杆69震动超声变幅器杆头70，超声变幅器杆头70依次通过超声变幅杆头卡槽21、注射器装置主体22、配套试剂盒主体硅胶密封垫18将动能传递给配套反应盒1内的第二核酸反应试剂腔35，第二核酸反应试剂腔35将动能进一步传递给其内部的液体，反应一段时间后，超声变幅器68暂停工作；
25）注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机78工作，驱动注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72向后移动一段距离，注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72带动注射器装置注射器杆推板卡槽71拉动注射器装置注射器杆推板23、注射器杆44和活塞头95产生负压，将第二核酸反应试剂腔35内的液体通过第二核酸反应试剂腔底部小孔84、反应室内腔密封凸起孔20抽入注射器装置主体22的注射器内腔96内；
26）注射器装置移动电机76工作，驱动注射器装置移动电机丝杆75带动配套反应盒注射器装置9的反应室内腔密封凸起孔20移动到第一核酸反应试剂腔底部小孔83下方；
27）注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机78回位，驱动注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72向前移动一段距离，注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72带动注射器装置注射器杆推板卡槽71推动注射器装置注射器杆推板23、注射器杆44和活塞头95回位，活塞头95将注射器装置主体22的注射器内腔96内的液体通过反应室内腔密封凸起孔20、第一核酸反应试剂腔底部小孔83注入到第一核酸反应试剂腔34内；
28）超声变幅器68工作，通过超声变幅器杆69震动超声变幅器杆头70，超声变幅器杆头70依次通过超声变幅杆头卡槽21、注射器装置主体22、配套试剂盒主体硅胶密封垫18将动能传递给配套反应盒1内的第一核酸反应试剂腔34，第一核酸反应试剂腔34将动能进一步传递给其内部的液体，反应一段时间后，超声变幅器68暂停工作；
29）注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机78工作，驱动注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72向后移动一段距离，注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72带动注射器装置注射器杆推板卡槽71拉动注射器装置注射器杆推板23、注射器杆44和活塞头95产生负压，将第一核酸反应试剂腔34内的液体通过第一核酸反应试剂腔底部小孔83、反应室内腔密封凸起孔20抽入注射器装置主体22的注射器内腔96内；
30）注射器装置移动电机76工作，驱动注射器装置移动电机丝杆75带动配套反应盒注射器装置9的反应室内腔密封凸起孔20移动到反应缓冲腔下端小孔81下方；
31）注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机78回位，驱动注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72向前移动一段距离，注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆72带动注射器装置注射器杆推板卡槽71推动注射器装置注射器杆推板23、注射器杆44和活塞头95回位，活塞头95将注射器装置主体22的注射器内腔96内的液体通过反应室内腔密封凸起孔20、反应缓冲腔下端小孔81注入到反应室内腔45内；
32）发光二极管61开始持续工作，发光二极管61发出的光源经过光源准直透镜62、光源滤光片63和光源校准透镜64后对反应室8的反应室内腔45内的液体进行照射，反应室内腔45内的液体被光源照射后形成散射荧光信号，光电二极管66持续工作，将反应室内腔45内液体散射的荧光信号转换为电信号，并反馈给电脑控制主板进行计算；
33）温度感应器探头57将探测到反应室内腔45内液体的实时温度数据反馈给电脑控制主板，电脑控制主板控制半导体制冷器54进行升温工作，半导体制冷器54给中心加热片51、底部加热片58、边缘加热片53加热，中心加热片51、底部加热片58给反应室8的反应室内腔45内的液体加热到温度1（95℃左右）并维持一段时间（一般为3分钟）；
34）反应室内腔45内液体在温度1（95℃左右）继续维持一段时间（一般为30秒）后，电脑控制主板控制半导体制冷器54进行降温工作，将反应室内腔45内液体冷却到温度2（55℃左右）并维持一段时间（一般为30秒），电脑控制主板控制半导体制冷器（54）进行升温工作，将反应室内腔45内液体加热到温度3（72℃左右）并维持一段时间（一般为30秒），如此循环30次；
35）超声变幅器锁紧电机73回位，带动超声变幅器锁紧电机丝杆79回位，超声变幅器锁紧电机丝杆79带动超声变幅器杆69的超声变幅器杆头70脱离超声变幅杆头卡槽21；工作人员将配套反应盒1取出，进行下一次实验。
从而本发明的自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒通过商业化的核酸提取检测试剂自动完成了核酸样本的样本处理、核酸提取、核酸纯化、核酸聚合酶链式反应扩增、实时光源照射、荧光信号收集以及数据分析，实现自动化封闭式的核酸提取检测。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒，其特征在于：由配套反应盒（1）、光源和荧光接收装置（2）、升降温装置（3）、配套反应盒支撑结构（4）、电机组及超声变幅装置（5）和控制器组成；
所述配套反应盒（1）用于核酸样本与试剂的储存、混合、反应及回收，所述配套反应盒（1）包括配套反应盒主体（7）、配套反应盒顶盖（6）、反应室（8）和配套反应盒注射器装置（9），所述配套反应盒主体（7）的内部并排设置有上端开口的核酸提取裂解液化试剂腔（37）、第一废液腔（40）、核酸提取纯化试剂腔（38）、第二废液腔（41）、核酸提取洗脱试剂腔（39）、第二核酸反应试剂腔（35）、第一核酸反应试剂腔（34）和反应缓冲腔（33），所述配套反应盒主体（7）的上平面盖设有所述配套反应盒顶盖（6），用于将所述核酸提取裂解液化试剂腔（37）、所述第一废液腔（40）、所述核酸提取纯化试剂腔（38）、所述第二废液腔（41）、所述核酸提取洗脱试剂腔（39）、所述第二核酸反应试剂腔（35）、所述第一核酸反应试剂腔（34）和所述反应缓冲腔（33）的上端密封，所述核酸提取裂解液化试剂腔（37）、所述第一废液腔（40）、所述核酸提取纯化试剂腔（38）、所述第二废液腔（41）、所述核酸提取洗脱试剂腔（39）、所述第二核酸反应试剂腔（35）、所述第一核酸反应试剂腔（34）的下端分别与设置在所述配套反应盒主体（7）下平面的核酸提取裂解液化试剂腔底部小孔（85）、第一废液腔底部小孔（88）、核酸提取纯化试剂腔底部小孔（87）、第二废液腔底部小孔（89）、核酸提取洗脱试剂腔底部小孔（86）、第二核酸反应试剂腔底部小孔（84）、第一核酸反应试剂腔底部小孔（83）一一连通；所述第一废液腔（40）和所述第二废液腔（41）的上部连通；所述核酸提取裂解液化试剂腔（37）、所述核酸提取纯化试剂腔（38）、所述核酸提取洗脱试剂腔（39）、所述第二核酸反应试剂腔（35）、所述第一核酸反应试剂腔（34）的底部均设置有试剂腔过滤结构；所述配套反应盒主体（7）内设置有反应缓冲腔底部小孔（80）和反应缓冲腔下端小孔（81），所述反应缓冲腔底部小孔（80）的上端与所述反应缓冲腔（33）的下端连通，所述反应缓冲腔底部小孔（80）的下端与所述配套反应盒主体（7）的侧端面连通，所述反应缓冲腔下端小孔（81）的上端与所述配套反应盒主体（7）的侧端面连通，所述反应缓冲腔下端小孔（81）的下端与所述配套反应盒主体（7）的下平面连通；所述配套反应盒主体（7）的侧端面上通过反应室固定卡条卡槽（10）设置有可拆卸的反应室（8），所述反应室（8）采用耐热透光材料制作，所述反应室（8）包括反应室主体（16），所述反应室主体（16）的内部设置有反应室内腔（45），所述反应室内腔（45）的底部设置有反应室底部锯齿状结构（46），所述反应室主体（16）的侧面设置有反应室卡板（17），所述反应室卡板（17）上设置有两个与所述反应室内腔（45）连通的反应室小孔（15），所述反应室（8）通过所述反应室卡板（17）嵌设在所述反应室固定卡条卡槽（10）中，且两个所述反应室小孔（15）通过开设有两个反应室密封硅胶垫小孔（14）的反应室密封硅胶垫（13）分别与所述反应缓冲腔底部小孔（80）的下端及所述反应缓冲腔下端小孔（81）的上端连通；所述配套反应盒注射器装置（9）可滑动地设置在所述配套反应盒主体（7）的下平面，所述配套反应盒注射器装置（9）包括一块注射器装置滑动板（94），所述注射器装置滑动板（94）的侧面设置有带注射器装置拉环孔（26）的注射器装置拉环（25），所述注射器装置滑动板（94）的上表面设置有7个反应盒试剂腔室密封凸起（24），所述注射器装置滑动板（94）上设置有上下贯穿的反应室内腔密封凸起孔（20），当所述注射器装置滑动板（94）相对于所述配套反应盒主体（7）的下平面处于初始位置时，7个所述反应盒试剂腔室密封凸起（24）的位置分别与所述核酸提取裂解液化试剂腔底部小孔（85）、所述第一废液腔底部小孔（88）、所述核酸提取纯化试剂腔底部小孔（87）、所述第二废液腔底部小孔（89）、所述核酸提取洗脱试剂腔底部小孔（86）、所述第二核酸反应试剂腔底部小孔（84）、所述第一核酸反应试剂腔底部小孔（83）一一对应，所述反应室内腔密封凸起孔（20）的位置与所述反应缓冲腔下端小孔（81）对应且连通；所述注射器装置滑动板（94）的下表面设置有注射器装置主体（22），所述注射器装置主体（22）的内部设置有注射器内腔（96），所述注射器内腔（96）的后端与所述注射器装置主体（22）的后平面连通，所述注射器内腔（96）的前端通过注射器装置顶端小孔（82）与所述反应室内腔密封凸起孔（20）连通，所述注射器内腔（96）内设置有注射器杆（44），所述注射器杆（44）的前端设置有活塞头（95），所述活塞头（95）上套设有注射器杆密封圈（43），所述注射器杆（44）的后端伸出所述注射器装置主体（22）之外并设置有注射器装置注射器杆推板（23）；
所述配套反应盒支撑结构（4）为中空结构，用于支撑所述配套反应盒（1），所述配套反应盒支撑结构（4）的上平面设置有配套反应盒支撑结构固定槽（42），所述配套反应盒（1）通过所述配套反应盒支撑结构固定槽（42）可拆卸地设置在所述配套反应盒支撑结构（4）上；
所述电机组及超声变幅装置（5）设置在所述配套反应盒（1）的下方，用于控制所述配套反应盒（1）中核酸样本与试剂的混合顺序，所述电机组及超声变幅装置（5）包括用于安装固定的电机及超声变幅装置固定柱（77），所述电机及超声变幅装置固定柱（77）上通过注射器装置移动电机（76）设置有可前后移动的注射器装置移动电机丝杆（75），所述注射器装置移动电机丝杆（75）上固定有注射器装置注射器杆推板卡槽固定块（98）和注射器装置拉环限位柱（74），所述注射器装置注射器杆推板卡槽固定块（98）通过注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机（78）设置有可前后移动的注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆（72），所述注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机丝杆（72）的头部设置有注射器装置注射器杆推板卡槽（71）；当所述配套反应盒（1）安装在所述配套反应盒支撑结构（4）上时，所述注射器装置拉环孔（26）套设在所述注射器装置拉环限位柱（74）上，所述注射器装置注射器杆推板（23）嵌设在所述注射器装置注射器杆推板卡槽（71）中；
所述升降温装置（3）设置在所述配套反应盒（1）的前方，且所述升降温装置（3）的加热片组件将所述反应室（8）的左侧、右侧及下方均包围住，用于对所述配套反应盒（1）的所述反应室（8）进行升温或降温；
所述光源和荧光接收装置（2）亦设置在所述配套反应盒（1）的前方，且所述光源和荧光接收装置（2）的光源照射组件位于所述反应室（8）的正上方，用于对所述配套反应盒（1）的所述反应室（8）进行光源照射，所述光源和荧光接收装置（2）的荧光信号接收组件位于所述反应室（8）的正前方，用于接收荧光信号，并将荧光信号转换为电信号反馈给所述控制器；
所述控制器分别与所述注射器装置移动电机（76）、所述超声变幅器锁紧电机（73）、所述注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机（78）、所述升降温装置（3）和所述光源和荧光接收装置（2）电连接，分别用于控制所述电机组及超声变幅装置（5）中所述注射器装置移动电机（76）、所述超声变幅器锁紧电机（73）、所述注射器装置注射器杆推板卡槽移动电机（78）的联动工作，控制所述升降温装置（3）的温度调节，控制所述光源和荧光接收装置（2）的光照及接受来自所述光源和荧光接收装置（2）的电信号。
2.根据权利要求1所述的自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒，其特征在于：所述配套反应盒顶盖（6）的下表面设置有反应盒顶盖密封结构（27），所述反应盒顶盖密封结构（27）采用与所述配套反应盒主体（7）的各个试剂腔上端开口形状相吻合的构造设计，所述配套反应盒顶盖（6）通过所述反应盒顶盖密封结构（27）将所述核酸提取裂解液化试剂腔（37）、所述第一废液腔（40）、所述核酸提取纯化试剂腔（38）、所述第二废液腔（41）、所述核酸提取洗脱试剂腔（39）、所述第二核酸反应试剂腔（35）、所述第一核酸反应试剂腔（34）和所述反应缓冲腔（33）的上端密封。
3.根据权利要求1所述的自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒，其特征在于：所述配套反应盒顶盖（6）的上表面开设有八个位置与所述核酸提取裂解液化试剂腔（37）、所述第一废液腔（40）、所述核酸提取纯化试剂腔（38）、所述第二废液腔（41）、所述核酸提取洗脱试剂腔（39）、所述第二核酸反应试剂腔（35）、所述第一核酸反应试剂腔（34）和所述反应缓冲腔（33）相对应的通气孔，每个所述通气孔内均嵌设有一个反应盒顶盖密封塞（28），以防止气溶胶的扩散。
4.根据权利要求1所述的自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒，其特征在于：所述试剂腔过滤结构由试剂腔过滤结构过滤柱套（29）、嵌设在所述试剂腔过滤结构过滤柱套（29）内的试剂腔过滤结构过滤柱（30）及套设在所述试剂腔过滤结构过滤柱套（29）表面的试剂腔过滤结构密封圈（31）组成，每个试剂腔过滤结构分别通过各自对应的所述试剂腔过滤结构密封圈（31）与所述核酸提取裂解液化试剂腔（37）、所述核酸提取纯化试剂腔（38）、所述核酸提取洗脱试剂腔（39）、所述第二核酸反应试剂腔（35）、所述第一核酸反应试剂腔（34）的内壁呈过盈配合形成密封。
5.根据权利要求1所述的自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒，其特征在于：所述反应室固定卡条卡槽（10）内还嵌设有可拆卸的反应室固定卡条（12），所述反应室固定卡条（12）上设置有反应室固定卡条推板（11），所述反应室（8）通过所述反应室固定卡条（12）固定在所述反应室固定卡条卡槽（10）内，以确保两个所述反应室小孔（15）分别对准所述反应缓冲腔底部小孔（80）的下端及所述反应缓冲腔下端小孔（81）的上端。
6.根据权利要求1所述的自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒，其特征在于：所述注射器装置移动电机丝杆（75）上固定有超声变幅器固定块（97），所述超声变幅器固定块（97）上通过超声变幅器锁紧电机（73）设置有可前后移动的超声变幅器锁紧电机丝杆（79），所述超声变幅器锁紧电机丝杆（79）的头部设置有超声变幅器（68），所述超声变幅器（68）的底部设置有超声变幅器移动滑轮（90），所述超声变幅器（68）的顶部通过超声变幅器杆（69）设置有超声变幅器杆头（70）；同时，所述注射器装置主体（22）的下表面设置有与所述超声变幅器杆（69）和所述超声变幅器杆头（70）形状相对应的超声变幅杆头卡槽（21），当所述配套反应盒（1）安装在所述配套反应盒支撑结构（4）上时，所述超声变幅器杆（69）和所述超声变幅器杆头（70）均嵌设在所述超声变幅杆头卡槽（21）中，所述控制器与所述超声变幅器（68）电连接 以控制所述超声变幅器（68）的工作。
7.根据权利要求1所述的自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒，其特征在于：所述配套反应盒主体（7）与所述配套反应盒注射器装置（9）之间设置有一块配套试剂盒主体硅胶密封垫（18），所述配套试剂盒主体硅胶密封垫（18）与所述配套反应盒主体（7）的下表面固定，所述配套试剂盒主体硅胶密封垫（18）上设置有8个配套试剂盒主体硅胶密封垫小孔（19），8个所述配套试剂盒主体硅胶密封垫小孔（19）分别一一对准所述核酸提取裂解液化试剂腔底部小孔（85）、第一废液腔底部小孔（88）、所述核酸提取纯化试剂腔底部小孔（87）、所述第二废液腔底部小孔（89）、所述核酸提取洗脱试剂腔底部小孔（86）、所述第二核酸反应试剂腔底部小孔（84）、所述第一核酸反应试剂腔底部小孔（83）及所述反应缓冲腔下端小孔（81）的下端，用于防止液体从所述配套反应盒主体（7）与所述配套反应盒注射器装置（9）之间的间隙流出。
8.根据权利要求1所述的自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒，其特征在于：所述升降温装置（3）包括半导体制冷器固定板（91），所述半导体制冷器固定板（91）的上平面并排设置有两个半导体制冷器（54），每个所述半导体制冷器（54）上均引出两个半导体制冷器接线柱（55），两个所述半导体制冷器（54）共同为一个加热片组件提供热量，所述加热片组件由铜或铝材料制成，包括一块底部加热片（58）、两块中心加热片（51）和两块边缘加热片（53），所述底部加热片（58）盖设在两个所述半导体制冷器（54）上，且所述底部加热片（58）与所述半导体制冷器固定板（91）之间设置有隔热层（93），所述底部加热片（58）上设置有温度感应器探头（57），两块所述边缘加热片（53）分别立设在所述底部加热片（58）上平面的左右两端，两块所述中心加热片（51）分别立设在所述底部加热片（58）上平面垂直平分线的左右两侧，所述底部加热片（58）与两块所述中心加热片（51）共同形成了用于容纳所述反应室（8）的凹型槽；位于同一侧的所述边缘加热片（53）和所述中心加热片（51）之间连接有若干根横向散热丝（52），所述半导体制冷器固定板（91）的下平面设置有若干根纵向散热丝（56）；所述控制器分别与所述温度感应器探头（57）和所述半导体制冷器（54）电连接，用于接收来自所述温度感应器探头（57）的温度信号及控制所述半导体制冷器（54）的升降温；当所述升降温装置（3）设置在所述配套反应盒（1）的前方时，所述反应室（8）位于所述底部加热片（58）与两块所述中心加热片（51）共同形成的凹型槽内，所述底部加热片（58）贴近所述反应室（8）的下平面，两块所述中心加热片（51）分别贴近所述反应室（8）的左侧面和右侧面；所述升降温装置（3）的左右两侧还设置有用于安装固定的升降温装置固定板（50），两块所述升降温装置固定板（50）分别与各自同侧的所述半导体制冷器固定板（91）、所述底部加热片（58）和所述边缘加热片（53）固定连接。
9.根据权利要求1所述的自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒，其特征在于：所述光源和荧光接收装置（2）包括一个呈“7”字型的光源和荧光接收装置密封壳（59），所述光源和荧光接收装置密封壳（59）采用密封防尘结构，所述光源和荧光接收装置密封壳（59）的内部通过光源和荧光接收装置挡板（60）分隔成用于容纳光源照射组件的上腔和用于容纳荧光信号接收组件的下腔；所述光源照射组件包括三个向下发光的发光二极管（61），每个所述发光二极管（61）的下方均设置有一个光源准直透镜（62），所述上腔的底部嵌设有光源校准透镜（64），所述光源准直透镜（62）与所述光源校准透镜（64）之间设置有用于将所述发光二极管（61）发出的光线传播至所述光源校准透镜（64）的光源滤光片（63）；所述荧光信号接收组件包括7个接收后侧荧光的光电二极管（66），所述下腔的后侧壁上嵌设有荧光准直校准透镜（67），所述荧光准直校准透镜（67）与所述光电二极管（66）之间设置有若干用于将所述荧光准直校准透镜（67）接受的光线传播至所述光电二极管（66）的荧光滤光片（65）；所述控制器分别与所述发光二极管（61）和所述光电二极管（66）电连接，用于控制所述发光二极管（61）的开闭及接收来自所述光电二极管（66）的电信号；所述光源校准透镜（64）与所述荧光准直校准透镜（67）呈90°角，当所述光源和荧光接收装置（2）设置在所述配套反应盒（1）前方时，所述光源校准透镜（64）贴近所述反应室（8）的上平面，所述荧光准直校准透镜（67）贴近所述反应室（8）的前侧面。
10.根据权利要求1所述的自动核酸提取与实时定量PCR装置及配套反应盒，其特征在于：通过多组所述配套反应盒（1）、所述光源和荧光接收装置（2）、所述升降温装置（3）、所述配套反应盒支撑结构（4）和所述电机组及超声变幅装置（5）的并列组合或者集成改装的方式，以便对多个核酸样本同时进行样本处理、核酸提取、核酸纯化、核酸聚合酶链式反应扩增、实时光源照射、荧光信号收集以及数据分析，以实现技术方案的后期高通量功能。
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